氫燃料電池是一種高效、清潔、無(wú)碳的發(fā)電裝置，有著(zhù)廣闊的應用前景。然而，氫燃料電池的陰極需要使用大量鉑基催化劑。鉑是一種貴金屬，這就使得氫燃料電池的造價(jià)非常昂貴。發(fā)展高活性催化劑、減少鉑使用量，是氫燃料電池大規模商業(yè)化的關(guān)鍵所在。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)梁海偉教授與該校林岳博士、北京航空航天大學(xué)水江瀾教授等合作，成功研發(fā)出一系列高性能鉑基氫燃料電池催化劑，對于降低氫燃料電池成本，推動(dòng)其大規模產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。該成果10月22日發(fā)表在國際權威期刊《科學(xué)》上。

梁海偉（左）與學(xué)生一起檢查燃料電池膜電極。錢(qián)建豪 攝

氫燃料電池的工作原理是氫氣和空氣中的氧氣分別在電池的陽(yáng)極和陰極發(fā)生氫氧化和氧還原兩個(gè)電化學(xué)反應，從而高效地將化學(xué)能轉變成電能。

梁海偉教授聯(lián)合團隊發(fā)展了一種高溫“硫固體膠”的合成方法，利用硫原子與鉑原子之間強烈的相互作用，如固體膠般將鉑基合金納米顆粒在高溫下“粘”在碳載體上，有效防止了納米顆粒在高溫下尺寸變大，成功制備了46種鉑基合金燃料電池催化劑。

研究人員從合成的46種催化劑“家族”中篩選出了數種高活性催化劑，使得氫燃料電池性能達到世界先進(jìn)水平。

和商業(yè)鉑碳催化劑相比，他們所合成的鉑鎳合金催化劑的活性高5倍以上。當鉑的使用量只有商業(yè)鉑碳催化劑的十分之一時(shí)，他們所合成的鉑鈷合金催化劑表現出與商業(yè)鉑碳催化劑相當的燃料電池性能。

“我們制備高性能鉑合金氫燃料電池催化劑的方法是一種普適性方法，有望大幅降低鉑使用量，從而降低燃料電池成本?！绷汉ケ硎?。

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